[实用新型]垂直轴风力发电机风轮

说明书

技术领域

本实用新型有关于一种风轮，尤其有关于一种应用于风力发电技术中的垂直轴风力发电机风轮。

背景技术

目前，各个国家都在大力发展新能源产业，因风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染，其已成为新能源商业化的首选。现有的风力发电机按风轮转轴的放置位置，可分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机两类，水平轴风力发电机的风轮旋转轴与风向平行，而垂直轴风力发电机的风轮旋转轴垂直于地面或者气流方向。垂直轴风力发电机，在风向改变的时候无需对风，在这点上其相对于水平轴风力发电机是一大优势，它因具有结构设计简化、体积小、减少了叶片对风时的陀螺力等优势而广泛应用在风力发电系统中。

如图1所示，为现有应用在垂直轴风力发电机上的萨沃尼斯(Savonius)风轮立体图，萨沃尼斯风轮是一种阻力型风轮，其最开始主要为帆船提供动力，随着风力发电技术的发展这种风轮逐渐在垂直轴风力发电机上应用。该风轮主要由两个半圆筒形叶片1’组成，两个叶片1’的半圆形凹面相对设置，且各自的中心轴错开一段距离，两个叶片1’的两端分别连接有端盖板2’。它的工作原理是：当气流流过两叶片1’后，叶片1’凹凸两面上的风的压力有一个差值，而气流通过叶片1’时要转折180度，两个叶片1’受到的压力差形成了一对气动力偶，叶片1’随之转动。另外，如图2所示，两个叶片1’之间还留有一定的缝隙3’，自其中一个叶片1’的凹面流过的气流会自该缝隙3’流到另一个叶片1’的凹面上(如图2中的箭头所示)，流过该缝隙3’的旋转气流增加了叶片1’的表面压力差，从而提高了风能利用率。

但是，由于该风轮的叶片1’呈竖直的半圆筒形，气流仅垂直作用在叶片1’的凹面表面上，其不会产生沿风轮轴向方向上的力，因此，该种风轮的风载较大，其旋转速度不会大于风速，叶片1’几乎是与风速同样的速度在旋转，这就导致使用该种风轮的风力机在风速较低时无法产生足够的电能；另外，由于施加在两叶片1’上的阻力不同，因而该种风轮在动力学性能上表现不良，其风能利用系数很低，已不能满足日益发展的技术需求。若通过增大迎风面面积来增加风能利用效率，例如，将风轮的叶片1’宽度制作的较宽，这就导致风轮的旋转轴直径增大、以及固定该风轮的支架尺寸增加，显然，这种做法既不经济也不实用。

因此，有必要提供一种风能利用效率更高，转矩更大的垂直轴风力发电机风轮，来克服上述缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种垂直轴风力发电机风轮，该垂直轴风力发电机风轮的受风面积大，整体风载小，且风能利用系数大。

本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本实用新型提供一种垂直轴风力发电机风轮，其包括转轴，所述转轴上沿圆周方向均匀设有两个以上叶片，所述叶片为圆弧筒形，各所述叶片的圆弧内侧边缘分别与所述转轴相连，所述叶片的上边缘与下边缘相扭转，扭转夹角为60～180度。

在优选的实施方式中，所述叶片的横截面为圆弧形，其圆心角为90～180度。

在优选的实施方式中，所述叶片为三个，所述扭转夹角为120度。

在优选的实施方式中，每个所述叶片在靠近所述转轴的位置处，沿轴向方向开设有多个风孔。

在优选的实施方式中，所述转轴由Q235钢制成。

在优选的实施方式中，所述叶片由玻璃钢材料制成。

在优选的实施方式中，所述叶片的圆弧内侧边缘的厚度大于所述叶片的圆弧外侧边缘的厚度。

本实用新型的垂直轴风力发电机风轮的特点及优点是：

一、本实用新型的垂直轴风力发电机风轮，由两个以上的圆弧筒形叶片组成，该圆弧筒形叶片的上边缘相对于下边缘扭转一定的角度，当气流沿垂直转轴的方向作用在叶片上时，一方面，因叶片相对传统的萨沃尼斯风轮的竖直半圆筒形叶片来说，进行了扭转，因此对于同样高度与宽度的叶片来说，本实用新型的叶片在竖直方向上的受风面积有所增加，风能利用效率有所增高，另外，风轮在进行旋转的过程中，至少有两个以上的叶片与气流相对，气流瞬时推动两个以上的叶片进行旋转，该风轮的风能利用系数大；另一方面，因气流所产生的力不但可使叶片进行旋转，而且也可使叶片进行倾倒，上边缘与下边缘进行弯扭后的叶片，使叶片能够发生倾倒的可能性降低，再有，气流在碰触叶片的凹面表面后，会自然的沿着凹面表面向叶片的上边缘的方向进行旋流流动，其进一步推动了叶片的旋转，提高了风能利用效率。另外，本实用新型的垂直轴风力发电机风轮，在高风速下，还具有一定的卸荷能力。